Biochemie 2022-2023
Hoofdstuk 1: algemene inleiding
WAT IS BIOCHEMIE
Algemene situering
BIOCHEMIE = de wetenschappelijke discipline die probeert het fenomeen ‘leven’ te verklaren op
moleculair vlak
Men maakt gebruikt van methodieken en terminologie van de scheikunde om verschillende aspecten
van cellen en levende organismen te beschrijven en te begrijpen.
Het is gebaseerd op reductionisme: men probert het geheel in kleinere stukken op te delen en elk
stukje apart te bestuderen. Concreet betekent dit dat men probeert de individuele moleculen waaruit
het lichaam bestaat, te isoleren om ze afzonderlijk te bestuderen
Men gaat ervan uit dat wanneer men de fysische eigenschappen en chemische reactiviteit van elk van
die individuele moleculen goed kent, men daaruit kan afleiden hoe deze biomoleculen met elkaar
samenwerken en interageren tot een grote functionele eenheid.
Concreet probeert men i/d biochemie de structuur, organisatie en functie v/d levende materie te
beschrijven in moleculaire termen:
Wat is de chemische structuur v/d componenten van levende materie?
Hoe interageren deze componenten met elkaar? Hoe vormen ze supra-moleculaire structuren,
cellen, weefsels en organismen
Hoe kan een organisme informatie opslaan?
Hoe kan een organisme deze informatie nodig om te groeien/reproduceren doorgeven?
Welke chemische veranderingen gaan gepaard met reproductie, verouderen en dood van
cellen/organismen?
Hoe worden chemische reacties in de cel gecontroleerd?
Kort historisch overzicht
Het begin van de biochemie ligt in het werk van Friedrich Wöhler (1828), hij toonde aan dat ureum
(substantie biologische oorsprong) in een labo kan gesynthetiseerd worden uitgaande v/e
anorganische verbinding nl. ammoniumcyanaat
Ontdekking van enzymen
o Eduard en hans buchner
o Emil fischer
Ontdekking van nucleïnezuren
o Oswald avery, colin macleod, macylyn mccarty
o James Watson en francis crick (nobelprijs)
,Biochemie 2022-2023
Eind 20ste eeuw leverde een heroïsche doorbraak op: het ophelderen van het volledig menselijk
genoom.
Vandaag bevinden we ons in het post-genomische tijdsperk waarin men masaal probeert de functie
van elk gen te achterhalen en dat te koppelen aan fenomenen van ziekte, groei, veroudering,..
Biochemie: onderverdeling in 3 delen
De nadruk ligt op:
Structurele chemie: de chemie v/d componenten v/d levende materie en de relatie tussen
biologische functies en chemische structuur
Metabolisme: de totaliteit v/d chemische reacties i/d levende materie
Chemie van processen en substanties die biologische informatie opslaan en doorgeven +
moleculaire genetica
BIOCHEMIE ALS CHEMISCHE WETENSCHAP
Chemische elementen
Levende wezens bestaan ongeveer voor 60 à 70% uit water en er worden slechts een aantal
chemische elementen in teruggevonden.
GROEP 1: C, H, O, N
Deze hoofdelementen worden teruggevonden in levende organismen. Ze zijn verantwoordelijk voor
ongeveer 99% v/d massa i/d cellen. Ze bezitten unieke eigenschappen die nodig zijn in
levensprocessen
Ze vormen sterke covalenten bindingen en kunnen enkelvoudige, dubbelde en triple bindingen
aangaan
Het vast materiaal v/d cel bevat voornamelijk koolstof
Belangrijke organische componenten zijn alcoholen, aldehyden, ketonen, carbonzuur, thiolen en
amines
Belangrijke functionele groepen zijn: hydroxyl, acyl, carbonyl, carboxyl, carboxylaat, thiol, amino,
fosfaat en fosforyl
GROEP 2: S, P, Na, K, Mg, Ca, Cl
Deze zijn minder aanwezig
S: essentiële component van eiwitten
P: belanrijke rol in het energiemetabolisme en i/d structuur van nucleïnezuren
GROEP 3: Co, Cu, Fe, Mn, Zn
Metalen die aanwezig zijn in kleine hoeveelheden in alle organismen en die essentiëel zijn voor het
leven
GROEP 4: Al, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni, Se, Si, W, V
Sporenelementen die in bepaalde organismen voorkomen
De chemische variëteit, en dus ook de reactiviteit die men in biomoleculen terugvindt, is in die context
dan ook eerder beperkt, en valt terug op reacties die typisch in de organische scheikunde gebruikt
worden
,Biochemie 2022-2023
Cellen bevatten 4 belangrijke groepen van biomoleculen
Een opvallend verschil tussen de klassieke chemische verbindingen in de natuur en biomoleculen is het
voorkomen van grote macromoleculen. Deze biomacromoleculen zijn typisch opgebouwd uit een aantal
bouwstenen die men in 4 groepen kan indelen
Aminozuren
Dit zijn de envoudigste verbindingen. Hun naam verwijst naar het voorkomen van een aminofunctie en
een zuurfunctie op een centraal koolstofatoom. Onder fysiologische omstandigheden zijn deze groepen
geïoniseerd, men noemt dit een zwitterion. De basisstructuur is voor alle AZ identiek, ze variëren
enkel in de structuur v/d 4de substituent op het centrale atoom (zijketen)
, Biochemie 2022-2023
Koolhydraten
Eenvoudige koolhydraten hebben een standaardformule (CH2O)n. de structuur van glucose wordt
soms in een ladderachtige keten beschreven, maar in werkelijkheid komt het in waterige oplossing
voor als een cyclische verbinding. In monosachariden zijn een aantal v/d hydroxylgroepen vervangen
door andere groepen
Nucleotiden
Nucleotiden bestaan uit 3 componenten: een 5-koolstof suiker, een stikstof bevattende ring (base) en
één of meerdere fosfaatgroepen.
Lipiden
Vierde grote groep zijn lipiden. Deze verbindingen kunnen we niet eenvoudig in één algemene formule
gieten omdat er diverse vormen bestaan. Ze worden onder één noemer gebracht omwille v/e
gemeenschappelijke kenmerk; ze hebben een zeer lage oplosbaarheid in water.
Voorbeelden:
Palmitaat (geïoniseerde vorm van palmitinezuur)
cholesterol
Biologische polymeren
Organismen bevatten ook macromoleculen. Deze zijn opgebouwd uit kleinere eenheden. Dit is een
typisch fenomeen i/d natuur: een vrij beperkt aantal bouwstenen wordt op diverse wijzen
gecombineerd waardoor een grote variatie aan grotere structuren kan worden geproduceerd. Er is
een beperkte hoeveelheid ‘ruwe materialen’ nodig om te overleven + het is een manier om informatie
vast te leggen.
Aminozuren, monosachariden en nucleotiden kunnen allen ingebouwd worden in polymere structuren
met diverse eigenschappen. In de meeste gevallen worden ze in kop-staartsituatie gekoppeld.
RESIDU = monomeren ingebouwd in een polymeren keten
Lipiden kunnen geen polymeren vormen, al condensere deze tot grotere structuren (membranen)
Hoofdstuk 1: algemene inleiding
WAT IS BIOCHEMIE
Algemene situering
BIOCHEMIE = de wetenschappelijke discipline die probeert het fenomeen ‘leven’ te verklaren op
moleculair vlak
Men maakt gebruikt van methodieken en terminologie van de scheikunde om verschillende aspecten
van cellen en levende organismen te beschrijven en te begrijpen.
Het is gebaseerd op reductionisme: men probert het geheel in kleinere stukken op te delen en elk
stukje apart te bestuderen. Concreet betekent dit dat men probeert de individuele moleculen waaruit
het lichaam bestaat, te isoleren om ze afzonderlijk te bestuderen
Men gaat ervan uit dat wanneer men de fysische eigenschappen en chemische reactiviteit van elk van
die individuele moleculen goed kent, men daaruit kan afleiden hoe deze biomoleculen met elkaar
samenwerken en interageren tot een grote functionele eenheid.
Concreet probeert men i/d biochemie de structuur, organisatie en functie v/d levende materie te
beschrijven in moleculaire termen:
Wat is de chemische structuur v/d componenten van levende materie?
Hoe interageren deze componenten met elkaar? Hoe vormen ze supra-moleculaire structuren,
cellen, weefsels en organismen
Hoe kan een organisme informatie opslaan?
Hoe kan een organisme deze informatie nodig om te groeien/reproduceren doorgeven?
Welke chemische veranderingen gaan gepaard met reproductie, verouderen en dood van
cellen/organismen?
Hoe worden chemische reacties in de cel gecontroleerd?
Kort historisch overzicht
Het begin van de biochemie ligt in het werk van Friedrich Wöhler (1828), hij toonde aan dat ureum
(substantie biologische oorsprong) in een labo kan gesynthetiseerd worden uitgaande v/e
anorganische verbinding nl. ammoniumcyanaat
Ontdekking van enzymen
o Eduard en hans buchner
o Emil fischer
Ontdekking van nucleïnezuren
o Oswald avery, colin macleod, macylyn mccarty
o James Watson en francis crick (nobelprijs)
,Biochemie 2022-2023
Eind 20ste eeuw leverde een heroïsche doorbraak op: het ophelderen van het volledig menselijk
genoom.
Vandaag bevinden we ons in het post-genomische tijdsperk waarin men masaal probeert de functie
van elk gen te achterhalen en dat te koppelen aan fenomenen van ziekte, groei, veroudering,..
Biochemie: onderverdeling in 3 delen
De nadruk ligt op:
Structurele chemie: de chemie v/d componenten v/d levende materie en de relatie tussen
biologische functies en chemische structuur
Metabolisme: de totaliteit v/d chemische reacties i/d levende materie
Chemie van processen en substanties die biologische informatie opslaan en doorgeven +
moleculaire genetica
BIOCHEMIE ALS CHEMISCHE WETENSCHAP
Chemische elementen
Levende wezens bestaan ongeveer voor 60 à 70% uit water en er worden slechts een aantal
chemische elementen in teruggevonden.
GROEP 1: C, H, O, N
Deze hoofdelementen worden teruggevonden in levende organismen. Ze zijn verantwoordelijk voor
ongeveer 99% v/d massa i/d cellen. Ze bezitten unieke eigenschappen die nodig zijn in
levensprocessen
Ze vormen sterke covalenten bindingen en kunnen enkelvoudige, dubbelde en triple bindingen
aangaan
Het vast materiaal v/d cel bevat voornamelijk koolstof
Belangrijke organische componenten zijn alcoholen, aldehyden, ketonen, carbonzuur, thiolen en
amines
Belangrijke functionele groepen zijn: hydroxyl, acyl, carbonyl, carboxyl, carboxylaat, thiol, amino,
fosfaat en fosforyl
GROEP 2: S, P, Na, K, Mg, Ca, Cl
Deze zijn minder aanwezig
S: essentiële component van eiwitten
P: belanrijke rol in het energiemetabolisme en i/d structuur van nucleïnezuren
GROEP 3: Co, Cu, Fe, Mn, Zn
Metalen die aanwezig zijn in kleine hoeveelheden in alle organismen en die essentiëel zijn voor het
leven
GROEP 4: Al, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni, Se, Si, W, V
Sporenelementen die in bepaalde organismen voorkomen
De chemische variëteit, en dus ook de reactiviteit die men in biomoleculen terugvindt, is in die context
dan ook eerder beperkt, en valt terug op reacties die typisch in de organische scheikunde gebruikt
worden
,Biochemie 2022-2023
Cellen bevatten 4 belangrijke groepen van biomoleculen
Een opvallend verschil tussen de klassieke chemische verbindingen in de natuur en biomoleculen is het
voorkomen van grote macromoleculen. Deze biomacromoleculen zijn typisch opgebouwd uit een aantal
bouwstenen die men in 4 groepen kan indelen
Aminozuren
Dit zijn de envoudigste verbindingen. Hun naam verwijst naar het voorkomen van een aminofunctie en
een zuurfunctie op een centraal koolstofatoom. Onder fysiologische omstandigheden zijn deze groepen
geïoniseerd, men noemt dit een zwitterion. De basisstructuur is voor alle AZ identiek, ze variëren
enkel in de structuur v/d 4de substituent op het centrale atoom (zijketen)
, Biochemie 2022-2023
Koolhydraten
Eenvoudige koolhydraten hebben een standaardformule (CH2O)n. de structuur van glucose wordt
soms in een ladderachtige keten beschreven, maar in werkelijkheid komt het in waterige oplossing
voor als een cyclische verbinding. In monosachariden zijn een aantal v/d hydroxylgroepen vervangen
door andere groepen
Nucleotiden
Nucleotiden bestaan uit 3 componenten: een 5-koolstof suiker, een stikstof bevattende ring (base) en
één of meerdere fosfaatgroepen.
Lipiden
Vierde grote groep zijn lipiden. Deze verbindingen kunnen we niet eenvoudig in één algemene formule
gieten omdat er diverse vormen bestaan. Ze worden onder één noemer gebracht omwille v/e
gemeenschappelijke kenmerk; ze hebben een zeer lage oplosbaarheid in water.
Voorbeelden:
Palmitaat (geïoniseerde vorm van palmitinezuur)
cholesterol
Biologische polymeren
Organismen bevatten ook macromoleculen. Deze zijn opgebouwd uit kleinere eenheden. Dit is een
typisch fenomeen i/d natuur: een vrij beperkt aantal bouwstenen wordt op diverse wijzen
gecombineerd waardoor een grote variatie aan grotere structuren kan worden geproduceerd. Er is
een beperkte hoeveelheid ‘ruwe materialen’ nodig om te overleven + het is een manier om informatie
vast te leggen.
Aminozuren, monosachariden en nucleotiden kunnen allen ingebouwd worden in polymere structuren
met diverse eigenschappen. In de meeste gevallen worden ze in kop-staartsituatie gekoppeld.
RESIDU = monomeren ingebouwd in een polymeren keten
Lipiden kunnen geen polymeren vormen, al condensere deze tot grotere structuren (membranen)
